高二物理人教选修33课件第十章4热力学第二定律

1、,第十章,热 力 学 定 律,目标定位,1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因. 2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.,学案4热力学第二定律,知识探究,自我检测,一、热力学第二定律,两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，结果使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？ 答案不会.热传递具有方向性.,问题设计,知识探究,1.两种常见表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(阐述的是热传递的 ) (2)开尔文表述：不可能从单一热库

2、吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.(阐述的是机械能与内能转化的 ),方向性,要点提炼,方向性,2.热力学第二定律的理解 (1)克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递过程是 (填“可逆”或“不可逆”)的. (2)开尔文表述中的“单一热库”指温度恒定且均匀的热库.“不产生其他影响”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化.其物质实质揭示了热变功过程是不可逆的.,不可逆,(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的 .进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有 ，都是不可逆的.,

3、方向性,方向性,延伸思考,热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ 答案不能.,二、两个热力学定律的比较与应用,地球上有大量的海水，它的总质量约为1.41018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ，将要放出5.81023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？ 答案这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功.,问题设计,1.两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中， 保持不变.热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象

4、有关的物理过程、化学过程具有 (填“可逆性”或“不可逆性”).,总的能量,要点提炼,不可逆性,2.两类永动机的比较： 第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去). 第二类永动机：将 全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现 与机械能的转化).,内能,内能,3.第一类永动机和第二类永动机都不可能制成 第一类永动机的设想违反了 ；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律.,能量守恒定律,典例精析,一、热力学第二定律的基本考查,例1关于热力学第二定律，下列说法正确的是() A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律

5、 B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律 C.热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果 D.热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义,解析热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的.它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义. 答案B,例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是() A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B.没有冷凝器，只

6、有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化 D.不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化,解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误； 热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确. 答案AD,二、热力

7、学第一定律和热力学第二定律,例3关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是() A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的 B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾,C.两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律,解析热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确. 答案B,例4第二类

8、永动机不可能制成是因为() A.违背了能量守恒定律 B.违背了热力学第二定律 C.机械能不能全部转变为内能 D.内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响,BD,自我检测,1.(热力学第二定律)下列说法中正确的是() A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D.一切物理过程都不可能自发地进行,1,2,3,4,解析热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件自发，这也就说明了这些过程中的一些，其逆过程在某些条件下是可以发生的，但也有的是不可能发生的. 答案A

9、C,1,2,3,4,2.(热力学第二定律的应用)下列说法正确的是() A.热量不能由低温物体传递到高温物体 B.外界对物体做功，物体的内能必定增加 C.第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 D.电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但不违反热力学第二定律,1,2,3,4,解析根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以选项A错误； 外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以选项B错误；,1,2,3,

10、4,第二类永动机不可能制成，并不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律中热机效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以选项C错误； 电冰箱虽然从低温物体吸收了热量，但产生了其他影响，消耗了电能，选项D正确. 答案D,1,2,3,4,3.(热力学定律的应用)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是() A.随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 B.热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C.第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成 D.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0105 J，同时空气向外界放出热量1.5105 J，则空气的内能增加了0.5105 J,1,2,3,4,D,1,2,3,4,4.(热力学定律的应用)下列说法中正确的是() A.第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律 B.第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律 C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独